DE3623453C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktstift zum Befestigen in einer Durchbrechung, insbesondere zum Einpressen in durchmetallisierte Bohrungen einer Leiterplatte, mit einem Befestigungsabschnitt, der eine Überweite und eine zu zwei senkrecht aufeinander stehenden, in der Querschnittsebene liegenden Achsen symmetrische Konfiguration aufweist, der zwei gegeneinander bewegliche, durch zwei einander diametral gegenüberliegende, sich in Längsrichtung des Stiftes erstreckende Nuten voneinander beabstandete Seitenteile aufweist, wobei die Seitenteile an den Außenseiten in der Querschnittsebene eine radiale Krümmung aufweisen, die der Krümmung des Querschnittes der Durchbrechung, insbesondere der Krümmung der zur Aufnahme des Stiftes vorgesehenen Leiterplattenbohrungen entspricht.

Derartige Kontaktstifte sind z.B. durch die DE-PS 29 30 560 bekannt, bei der die Seitenteile durch Einpressen von zwei längsachsenparallelen Keilen mit einem Keilwinkel von 30° bis 60° geschaffen werden. Allerdings werden die Seitenteile dadurch so verformt, daß ihre Außenseiten nicht mehr eine mit der Leiterplattenbohrung übereinstimmende Krümmung aufweisen. So ist die verbleibende Berührungsfläche der Seitenteile nicht mehr voll ausnutzbar.

Dies ist unter anderem auch Ursache dafür, daß diese Stifte zu erhöhten Kriecherscheinungen neigen, wodurch sich der Sitz des Stiftes im Laufe der Zeit lockert. Dies kann auch nicht einfach durch Erhöhung der Pressung beim Einsetzen in eine Bohrung verhindert werden, da einer solchen Erhöhung sehr enge Grenzen gesetzt sind, die durch die nur eher mäßige mechanische Belastbarkeit der Bohrungen der meist dünnen Leiterplatten bedingt ist, die bei größeren Anpreßdrucken zum Reißen neigen.

Ziel der Erfindung ist es daher, einen Kontaktstift der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der einen wesentlich festeren und formschlüssigeren Verbund mit der Leiterplatte bei gleichzeitiger Verringerung der Flächenpressung Stiftaußenseite - Bohrungsinnenseite eingeht als die bekannten Kontaktstiftarten.

Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß die mit der Innenseite der Leiterplattenbohrungen in Anlage kommenden Außenseiten der Seitenteile zusammen eine Umfangserstreckung zwischen 70 bis 90% der Umfangserstreckung der Innenseite der Leiterplattenbohrung aufweisen. Durch diese Maßnahme wird eine große Kontaktfläche und damit auch eine große Kontaktsicherheit erreicht, durch die außerdem auch noch die Gasdichtheit der Verbindung verbessert wird, gleichzeitig aber auch die Neigung zu Kriecherscheinungen herabgesetzt wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß die sich in Längsrichtung des Stiftes erstreckenden Nuten einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Hierdurch ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß der nach dem Verformen bzw. einer allfälligen Weiterbearbeitung verbleibende gemeinsame Boden der Nuten an jeder Stelle eine gleich große Dicke aufweist. Dadurch wird vermieden, daß es in diesem Bereich beim Einsetzen des Kontaktstiftes zu einem Stauchen des Materials und somit zu einer plastischen Verformung desselben kommt, wodurch der Stift in diesen Bereichen seine Elastizität verliert.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform darin bestehen, daß die beiden zueinander geneigt verlaufenden Begrenzungswände der Längsnuten untereinander einen Winkel kleiner als 60° einschließen.

Hierdurch kann insbesondere die Querstabilität des Kontaktstiftes verbessert werden.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß die beiden zueinander geneigt verlaufenden Begrenzungswände der Längsnuten untereinander einen Winkel zwischen 20° bis 30° einschließen, wodurch die optimale Querstabilität gewährleistet ist.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß die sich in Längsrichtung des Stiftes erstreckenden Nuten einen rechteckförmigen Querschnitt, aufweisen.

Ein solcher Stift zeichnet sich durch eine besonders große Anlagefläche an der Innenseite der Leiterplattenbohrung aus, bei gleichzeitiger Gewährleistung einer zufriedenstellenden Elastizität desselben.

Im besonderen kann dabei vorgesehen sein, daß die sich in Längsrichtung des Stiftes erstreckenden Nuten einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit bis zu einem gegenseitigen Winkel von 5° schwach geneigten Seitenflächen aufweisen.

Durch diese Ausbildung kann die Elatizität noch weiter verbessert werden.

In diesem Zusammenhang ist es für die Elastizität des Kontaktstiftes besonders vorteilhaft, wenn der Steg im nicht eingesteckten Zustand des Kontaktstiftes in der Querschnittsebene eine Wölbung aufweist.

Die Elastizitätsverhältnisse bei dem erfindungsgemäßen Stift können weiters in besonders vorteilhafter Weise dadurch gewährleistet sein, daß die beiden Seitenteile durch eine in Längsrichtung des Kontaktstiftes verlaufende schlitzförmige Durchbrechung voneinander getrennt sind.

Bei einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktstiftes, bei welchem die beiden Seitenteile über einen in einer Symmetrieebene des Kontaktstiftes verlaufenden Steg miteinander verbunden sind, kann die Elastizität dadurch gewährleistet werden, daß der Steg elastisch verformbar ausgebildet ist.

Dies kann in besonders vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, wenn in Weiterbildung der Erfindung das gesamte Materialvolumen des Steges 4% bis 10% des Gesamtvolumens des Befestigungsabschnittes beträgt.

Als spezielle Ausbildungsform des Kontaktstiftes kann vorgesehen sein, daß die schlitzförmige Durchbrechung im Steg ausgebildet ist. Auch dadurch kann die federnde, formschlüssige und feste Verbindung des Stiftes mit der Leiterplatte noch weiter verbessert werden.

Dieser Steg kann gemäß wieder einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung in an sich bekannter Weise durch den gemeinsamen Boden der beiden einander diametral gegenüberliegenden, sich in Längsrichtung des Stiftes erstreckenden Nuten gebildet ist.

Der elektrische Kontakt des Kontaktsitzes kann noch dadurch verbessert werden, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Längsnuten mit einer elektrisch leitenden Paste ausgefüllt sind.

Bei all den erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann der feste Sitz des Stiftes noch entschieden verbessert werden, wenn der Kontaktstift im nicht eingesteckten Zustand einen Außendurchmesser aufweist, der um einen 5% bis 25% der Breite des Steges bzw. der Breite der schlitzförmigen Durchbrechung betragenden Wert größer als der Innendurchmesser der Leiterplattenbohrung ist.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

In diesen zeigen die Fig. 1a-d einen erfindungsgemäßen Kon­ taktstift, Fig. 2a-d einen abgewandelten erfindungsgemäßen Kontaktstift, Fig. 3a-d eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktstiftes, Fig. 4a und b wieder eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktstiftes und Fig. 5 eine Abänderung der Ausführungsform von Fig. 4.

In den Fig. 1a-1d ist ein erfindungsgemäßer Kontaktstift 1 dargestellt, welcher aus einem Volldrahtmaterial mit quadrati­ schem Querschnitt hergestellt ist. Hierbei zeigt Fig. 1a den Kontaktstift in einer perspektivischen Teilansicht, Fig. 1b und Fig. 1c den in eine Leiterplattenbohrung eingesteckten Kontaktstift im Querschnitt längs Linie A-A der Fig. 1a, wobei die Kontaktstifte nach Fig. 1b und Fig. 1c jeweils nach einer anderen Verfahrensvariante hergestellt sind, und Fig. 1d gleich­ falls im Querschnitt längs Linie A-A den Kontaktstift gemäß Fig. 1c im nicht eingesteckten Zustand.

Im Befestigungsabschnitt ist der Kontaktstift 1 mit zwei Sei­ tenteilen 3 und einer zwischen diesen liegenden schlitzförmigen Durchbrechung 2 ausgebildet. Die nach außen weisende Gesamtum­ fangserstreckung 2 b der beiden Seitenteile 3, die im eingesteck­ ten Zustand des Kontaktstiftes mit an der Innenseite der Leiter­ plattenbohrung anliegt beträgt 70-90% der Umfangserstreckung der Innenseite der Leiterplattenbohrung. Im nicht eingesteckten Zustand weist der Befestigungsabschnitt Überweite c auf, das heißt, daß sein Durchmesser größer als die innere lichte Weite der für seine Aufnahme bestimmten Bohrung in der Leiterplatte 5 ist. Auf die Dimensionierung der Überweite c wird nachstehend noch näher eingegangen werden.

Die schlitzförmige Durchbrechung 2 des Kontaktstiftes 1 ist im gemeinsamen Boden zweier durch Anprägen hergestellter, ei­ ander diametral gegenüberliegender Längsnuten 8 ausgebildet, die Längsnuten 8 besitzen eine Tiefe a. Hierdurch weist der Kon­ taktstift im Befestigungsabschnitt einen doppelsymmetrischen Querschnitt auf, d.h. es herrscht Symmetrie sowohl in Bezug auf die Achsen I-I als auch mit Bezug auf die Achsen II-II. Die Längsnuten 8 haben jeweils einen trapezförmigen Querschnitt, wobei die beiden zueinander geneigt verlaufenden Begrenzungs­ wände des Trapez einen gegenseitigen Winkel α einschließen, der kleiner als 60° ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich er­ wiesen, wenn dieser Winkel zwischen 20 und 30° liegt.

In Abänderung dieser Ausführungsform kann der Nutenquerschnitt - was nicht dargestellt ist - auch einen rechteckförmigen Quer­ schnitt haben, bei welchem gegebenenfalls zwecks besserer Ent­ formung des Senkwerkzeuges die einander gegenüberliegenden Recht­ eckseiten gegeneinander schwach geneigt sind, beispielsweise unter einem Winkel bis zu 5°.

Das Anprägen erfolgt prinzipiell in einer Form bzw. Gesenk bei welcher die Krümmung der Forminnenwand der Krümmung der Innen­ wand der Leiterplattenbohrung entspricht. Der Innendurchmesser bzw. die lichte innere Weite dieser Form kann nun unterschied­ lich gewählt werden. Entweder entspricht der lichte Forminnen­ durchmesser genau dem Durchmesser der Aufnahmebohrung 4 in der Leiterplatte 5, dann muß nach dem Anprägen und Herstellung der schlitzförmigen Durchbrechung 2 im gemeinsamen Boden der beiden Längsnuten 8 nach der Entformung die schlitzförmige Durch­ brechung 2 um den Betrag c aufgeweitet werden. Einen solcherart hergestellten Kontaktstift zeigt Fig. 1c im eingesteckten Zu­ stand. Alternativ kann das Anprägen und Schlitzen aber auch in einer Form erfolgen, deren lichter Innendurchmesser bereits um den Betrag c größer als der Durchmesser der Aufnahmebohrung 4 in der Leiterplatte 5 ist, so daß sich ein nachträgliches Aufwei­ ten der schlitzförmigen Durchbrechung 2 erübrigt. Einen solcher­ art hergestellten Kontaktstift zeigt Fig. 1b im eingesteckten Zustand. Wie Fig. 1b zeigt, verringert sich die Breite der schlitzförmigen Durchbrechung 2 im eingesteckten Zustand; die Federwirkung wird durch die durch die Herstellung in der Form bedingte, somit von vornherein erreichte Überweite des Kontakt­ stiftdurchmessers im Einpreßbereich erreicht.

Die Fig. 2a-d zeigen eine Ausführungsform eines in Überein­ stimmung mit den Fig. 1a-d hergestellten Kontaktstiftes 1, wobei das Anprägen und Schlitzen über die Kanten des aus Vierkantmaterial hergestellten Stiftes erfolgt.

In den Fig. 3a-d ist ein Kontaktstift 1 ersichtlich, der aus einem Rundmaterial entsprechend den in Zusammenhang mit den Fig. 1a-d erläuterten Verfahrensschritten hergestellt ist. Technisch gesehen entsprechen die Fig. 2b-d bzw. 3b-d den Fig. 1b-d. Insbesondere entspricht auch bei diesen Ausführungs­ beispielen die Krümmung der Außenseite des Kontaktstiftquer­ schnittes im Befestigungsabschnitt der Krümmung der Innenwand der den Stift aufnehmenden Bohrung 4 und der Stiftquerschnitt ist doppelt symmetrisch.

In den Fig. 3b und 3c ist die Längsnut 8 bis zum Innenrand der Leiterplattenbohrung mit einer leitfähigen Paste 10 ausgefüllt, die punktiert angedeutet ist. Dies kann in gleicher Weise auch bei Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 erfolgen.

Allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stifte 1 gemein­ sam ist der in einer Symmetrieebene als Steg verlaufende ge­ meinsame Boden 9 der beiden Längsnuten. Durch symmetrischen Aufbau des erfindungsgemäßen Kontaktstiftes ist ein gleich­ mäßiger, über einen großem Bereich der Wand der Bohrung ver­ teilter Anpreßdruck gewährleistet.

Dank des trapezförmigen bzw. rechteckigen Querschnittes hat der Steg eine über seine gesamte Erstreckung gleichbleibende Dicke, was verhindert, daß es bei einer Verformung zu Stauchun­ gen kommen kann, welche zu plastischen Verformungen Anlaß geben. Diese plastischen Verformungen bedingen, daß sich beim Einpres­ sen eine willkürliche Verformung ergibt, die bei jedem Stift anders ist, so daß auch die Kontakte zwischen Stift und Leiter­ platte von eingesetztem Stift zu eingesetztem Stift variieren und immer wieder andere Übergangswiderstände vorliegen, was bei den bekannten Stiften der eingangs abgehandelten Art der Fall ist. Die Vermeidung dieser Problematik stellt einen wesentlichen Vorteil des Erfindungsgegenstandes dar.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf Ausführungsformen beschränkt, die zwingend eine schlitzförmige Durchbrechung 2 aufweisen. Wie Fig. 4a und b im Querschnitt zeigt kann der Steg als solcher belassen werden. Insbesondere dann, wenn das gesamte Material­ volumen des Steges 4 bis 10% des Gesamtvolumens des Befestigungs­ abschnittes beträgt, ist der Steg so dünn, daß er sich beim Einsetzen des Stiftes ohne Beeinträchtigung der übrigen Eigen­ schaften des Kontaktstiftes elastisch verformen kann. Diese elastische Verformbarkeit des Steges kann noch dadurch begünstigt werden, daß der Steg vorgeformt ist, wie dies bei dem Steg 9′ gemäß Fig. 5 der Fall ist. In der den Kontaktstift 1 im Quer­ schnitt im nicht eingestecktem Zustand zeigenden Fig. 4a und im eingesteckten Zustand zeigenden Fig. 4b sind die mit den Kontakt­ stiften der anderen Figuren übereinstimmenden Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Überweite c so gewählt werden, daß sie 5 bis 25% der Breite des Steges bzw. der Breite der schlitzförmigen Durchbrechung be­ trägt.

Wie bereits erwähnt, kann die Herstellung der vorstehend be­ schriebenen und keinesfalls auf einen bestimmten Drahtquer­ schnitt beschränkten Kontaktstifte ausgehend von einem Endlos­ drahtwickel kontinuierlich erfolgen. Die Herstellung der in den Fig. 1-4 gezeigten Kontaktstifte kann zweckmäßig so erfolgen, daß zunächst in einer Prägestation das Anprägen der Längsnuten erfolgt. In einer zweiten Station erfolgt dann für die Stifte gemäß Fig. 1 bis 3 das Anbringen der schlitzförmigen Durch­ brechungen 2 und gegebenenfalls auch das Aufweiten. Der Vorschub von einer Station zur anderen entspricht zwecks Gewährleistung der Kontinuität der Herstellung einer Stiftlänge.

Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt; Anprägen und Anbringen der schlitzförmigen Durchbrechungen bzw. gegebe­ nenfalls auch das Aufweiten in einer Station gleichzeitig oder hintereinander vorzunehmen ist ebenso möglich.

Die Stifte können nach erfolgter Herstellung abgelängt und lose bzw. gegurtet der weiteren Verarbeitung bzw. dem Ein­ setzen zugeführt werden. Alternativ kann der mit den erfindungs­ gemäßen Kontaktstiften ausgebildete Drahtstrang auch in den Kontaktstiftlängen entsprechenden Abständen mit Sollbruchstellen z.B. Kerben, Einschnürungen od. dgl. ausgebildet werden, so daß die Leiterplattenbestückung vom endlosen Drahtstrang aus erfol­ gen kann.

Die Erfindung ist des weiteren auf die Herstellung der Kontakt­ stifte aus einem Drahtmaterial bestimmten Querschnittes nicht beschränkt. Neben den in den Zeichnungen dargestellten Materia­ lien eines Vierkant- bzw. Runddrahtes können auch Flachdrähte, Sechskantdrähte usw. als Ausgangsmaterialien für die Stifther­ stellung Verwendung finden.

Claims (14)

1. Kontaktstift zum Befestigen in einer Durchbrechung, insbesondere zum Einpressen in durchmetallisierte Bohrungen einer Leiterplatte, mit einem Befestigungsabschnitt, der eine Überweite und eine zu zwei senkrecht aufeinander stehenden, in der Querschnittsebene liegenden Achsen symmetrische Konfiguration aufweist, der zwei gegeneinander bewegliche, durch zwei einander diametral gegenüberliegende, sich in Längsrichtung des Stiftes erstreckende Nuten voneinander beabstandete Seitenteile aufweist, wobei die Seitenteile an den Außenseiten in der Querschnittsebene eine radiale Krümmung aufweisen, die der Krümmung des Querschnittes der Durchbrechung, insbesondere der Krümmung der zur Aufnahme des Stiftes vorgesehenen Leiterplattenbohrungen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Innenseite der Leiterplattenbohrungen in Anlage kommenden Außenseiten der Seitenteile zusammen eine Umfangserstreckung (b × 2) zwischen 70 bis 90% der Umfangserstreckung der Innenseite der Leiterplattenbohrung aufweisen.

2. Kontaktstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Längsrichtung des Stiftes (1) erstreckenden Nuten (8) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.

3. Kontaktstift nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zueinander geneigt verlaufenden Begrenzungswände der Längsnuten (8) untereinander einen Winkel α kleiner als 60° einschließen.

4. Kontaktstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zueinander geneigt verlaufenden Begrenzungswände der Längsnuten (8) untereinander einen Winkel zwischen 20° bis 30° einschließen.

5. Kontaktstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Längsrichtung des Stiftes (1) erstreckenden Nuten (8) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.

6. Kontaktstift nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Längsrichtung des Stiftes (1) erstreckenden Nuten (8) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit bis zu einem gegenseitigen Winkel von 5° schwach geneigten Seitenflächen aufweisen.

7. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seitenteile (3) durch eine in Längsrichtung des Kontaktstiftes verlaufende schlitzförmige Durchbrechung (2) voneinander getrennt sind.

8. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem die beiden Seitenteile (3) über einen in einer Symmetrieebene des Kontaktstiftes verlaufenden Steg (9) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (9) elastisch verformbar ausgebildet ist.

9. Kontaktstift nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (9′) im nicht eingesteckten Zustand des Kontaktstiftes in der Querschnittsebene eine Wölbung aufweist.

10. Kontaktstift nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Materialvolumen des Steges (9) 4 bis 10% des Gesamtvolumens des Befestigungsabschnittes beträgt.

11. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmige Durchbrechung (2) im Steg (9) ausgebildet ist.

12. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (9) in an sich bekannter Weise durch den gemeinsamen Boden der beiden einander diametral gegenüberliegenden, sich in Längsrichtung des Stiftes (1) erstreckenden Nuten (8) gebildet ist.

13. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnuten (8) mit einer elektrisch leitenden Paste (10) ausgefüllt sind.

14. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift im nicht eingesteckten Zustand einen Außendurchmesser aufweist, der um einen 5 bis 25% der Breite des Steges bzw. der Breite der schlitzförmigen Durchbrechung betragenden Wert größer als der Innendurchmesser der Leiterplattenbohrung ist.